Diagrama esquemático de los NP de MS que sirven como DOA intratumoral para una terapia específica contra el cáncer. Activado por el microambiente ácido del tumor, las NP de MS producen silano reactivo para dar lugar a un efecto de desoxigenación eficaz y producen bloqueadores de SiO2 in situ en los capilares sanguíneos del tumor, que posteriormente evitan una reoxigenación no deseada. El tumor desoxigenado sin más suministro de oxígeno se asfixiará en ausencia del metabolismo energético necesario. MS NP aquí son las nanopartículas de Mg2Si modificadas con PVP.
(Phys.org) —Una terapia dirigida en la investigación del cáncer es sofocar el tumor. Las células necesitan oxígeno para sobrevivir, por lo que los investigadores se han centrado en métodos para cortar el suministro de sangre al tumor. Muy poca investigación ha involucrado la eliminación directa de oxígeno dentro del tumor.
Para tal fin, un grupo de investigadores del Instituto de Cerámica de Shanghai, La Academia de Ciencias de China y la Universidad Normal del Este de China han desarrollado un agente de desoxigenación que utiliza Mg modificado con polivinilpirrolidona. 2 Nanopartículas de Si. Este agente es sensible al pH, consume oxígeno de manera eficiente, y uno de los productos del consumo de oxígeno también forma agregados que potencialmente podrían bloquear los vasos sanguíneos. Los estudios preliminares en ratones muestran hipoxia tumoral y buena biocompatibilidad. Su trabajo aparece en Nanotecnología de la naturaleza .
Hay varias cualidades importantes para un buen agente antitumorales. Para uno, el agente debe ser biocompatible, lo que anula el uso de metales pesados para la absorción de oxígeno. Adicionalmente, el agente debe ser eficaz en la desoxigenación y servir como eliminador de oxígeno a largo plazo, incluida la prevención de la reoxigenación de tumores desoxigenados a través de vasos sanguíneos no dañados. Y, como siempre, Cualquier tratamiento contra el cáncer debe dirigirse a los tumores sin dañar el tejido sano. y el agente debe ser fácilmente inyectable con jeringa.
En la investigación actual, Zhang y col. desarrolló Mg modificado con polivinilpirrolidina (PVP) 2 Nanopartículas de Si que tienen varias de las cualidades de un buen agente antitumorales. En tono rimbombante, los componentes principales, magnesio, dióxido de silicio, y el agua son biocompatibles. Adicionalmente, el mecanismo de reacción forma un O altamente reactivo 2 carroñero, SiH 4 , que sirve para hacer que estas nanopartículas sean altamente eficientes en la captación de oxígeno.
Para fabricar nanopartículas inyectables, Zhang y col. desarrolló una síntesis autopropagable a alta temperatura en una atmósfera de oxígeno-argón. Esto permite que las nanopartículas permanezcan dispersas en el líquido, en lugar de formar grupos, para que sean inyectables en tejido. Esta síntesis aprovecha la formación de subproducto de MgO que detiene la formación continua de Mg 2 Agregados de Si.
Parte del mecanismo de reacción implica la formación de Si 4- , que es muy sensible al ácido. Esto es importante porque el entorno del tumor tiende a ser ácido en comparación con el tejido normal (pH ~ 6,4), y la sensibilidad al pH puede ayudar con la especificidad del tejido. Para investigar la sensibilidad al pH de su agente desoxigenante, Zhang y col. colocó sus nanopartículas en una bolsa de diálisis, que luego se sumergieron en soluciones tampón de valores de pH variados dentro de tubos cerrados. En condiciones ácidas, las nanopartículas disminuyeron irreversiblemente el nivel de oxígeno, pero no reaccionaron en pH neutro. Es más, SiO 2 agregados formados in situ que sirvieron para bloquear un capilar simulado.
Estudios adicionales demostraron que el MgSi 2 Las nanopartículas demostraron muy poca citotoxicidad hasta que encontraron el ambiente ácido de la célula cancerosa. Usando células de adenocarcinoma de mama humano MCF-7, Zhang y col. observaron que la combinación de ácido y nanopartículas conducía a una hipoxia celular eficiente. Es más, disminución de la proliferación celular, que probablemente se deba al daño mitocondrial por desoxigenación.
Los estudios in vivo con ratones portadores de xenotumor 4T1 bilaterales demostraron que el Mg 2 Las nanopartículas de Si sirvieron como agentes desoxigenantes eficientes. A cada ratón se le inyectó el agente desoxigenante de nanopartículas en el tumor derecho y con solución salina como control en el tumor izquierdo. Las mediciones de los niveles de saturación de oxígeno en sangre después de diez minutos mostraron pocos cambios en el tumor de control y una reducción drástica de oxígeno en el tumor de prueba. La reducción de oxígeno continuó durante tres horas en el tumor analizado hasta que las pruebas tanto del oxígeno unido a la hemoglobina como del oxígeno sanguíneo mostraron un agotamiento completo dentro del tumor. Notablemente, Las imágenes de PET / CT muestran que la hipoxia se produjo dentro del tumor y no en los tejidos circundantes.
Observaciones adicionales del estudio in vivo mostraron que los tumores que recibieron Mg 2 Las nanopartículas de Si demostraron una tasa de crecimiento más lenta en comparación con los controles y después de veinticuatro horas, aunque la proliferación celular no se ralentizó tan significativamente como en los estudios in vitro. Estas células mostraron evidencia de fibrosis, necrosis, y apoptosis. Adicionalmente, el magnesio se eliminó rápidamente del cuerpo, mientras que el silicio finalmente se eliminó.
En general, esta investigación proporciona una prueba de concepto convincente para el uso de Mg modificado con PVP 2 Nanopartículas de Si como posibles candidatos para su uso como agente desoxigenante dirigido a tumores. Los autores señalan que la investigación futura implicaría explorar las modificaciones de la superficie de las nanopartículas para adaptar la cantidad de tiempo que las nanopartículas pueden viajar a través del torrente sanguíneo.
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